گرمایش ردیابی لوله‌ها: نحوه کار، انواع و کاربردهای صنعتی

یک لوله یخ زده در یک کارخانه صنعتی می تواند کل خط تولید را متوقف کند. در نفت و گاز، فرآوری شیمیایی و تولید برق - جایی که لوله کشی مایعاتی را حمل می کند که بسیار بالاتر از دمای محیط زمستانی منجمد، متبلور یا منجمد می شود - گرمایش ردیابی تجهیزات ایمنی اختیاری نیست. این جزء اصلی قابلیت اطمینان فرآیند است.

گرمایش ردیابی لوله‌ها چیست؟

گرمایش ردپای لوله‌کشی سیستمی از کابل‌های گرمایش الکتریکی است که در امتداد سطح خارجی لوله‌ها، مخازن، شیرها و ابزار دقیق نصب می‌شود تا گرمای از دست رفته به محیط اطراف را جبران کند. کابل‌ها در طول لوله‌کشی - «ردیابی» مسیر آن - و تولید گرمایی می‌کنند که تلفات حرارتی را جبران می‌کند و محتویات لوله را در دمای هدف یا بالاتر از آن نگه می‌دارد.

اصل کار ساده است: هر لوله هر زمان که محتویات آن گرمتر از محیط اطراف باشد گرما را به محیط اطراف خود از دست می دهد. عایق حرارتی این تلفات را کند می کند اما نمی تواند آن را از بین ببرد. گرمایش ردیابی به طور فعال گرمایی را جایگزین می کند که عایق نمی تواند آن را حفظ کند ، حفظ تعادل حرارتی به طور مداوم. نتیجه این است که سیالات داخل سیال باقی می‌مانند، سرعت جریان ثابت می‌ماند و شیمی فرآیند با تغییرات دما مختل نمی‌شود.

گرمایش ردیابی الکتریکی تا حد زیادی جایگزین ردیابی بخار در تاسیسات صنعتی جدید شده است زیرا کنترل دقیق تر، نصب ساده تر، هزینه نگهداری کمتر و توانایی نظارت بر مدارهای جداگانه از راه دور را ارائه می دهد. استانداردهای بین المللی از جمله IEEE 515، IEC 60208 و BS 6351 بر طراحی و نصب سیستم های گرمایش ردیابی الکتریکی در کاربردهای خطرناک و غیر خطرناک حاکم است.

چگونه یک سیستم گرمایش ردیابی کار می کند

یک سیستم گرمایش ردپای لوله کشی کامل شامل چهار جزء اصلی است که با هم کار می کنند: کابل گرمایش، عایق حرارتی، سیستم کنترل و لوازم جانبی نصب.

را کابل گرمایش با استفاده از نوار آلومینیومی مستقیماً روی سطح لوله محکم می شود که باعث بهبود تماس حرارتی و توزیع یکنواخت گرما می شود. کابل در امتداد لوله اجرا می شود - یا مستقیماً برای مسیرهای کوتاه، یا به صورت مارپیچی برای نیازهای خروجی حرارت بالاتر پیچیده شده است. در شیرها، فلنج‌ها و پایه‌های لوله، کابل اضافی برای جبران تلفات حرارتی بالاتری که این اتصالات ایجاد می‌کنند، حلقه می‌شود.

روی کابل و لوله، عایق حرارتی بسته به دمای عملیاتی معمولاً از پشم معدنی، شیشه فوم یا سیلیکات کلسیم استفاده می شود. لایه عایق به طور چشمگیری بار گرمایش مورد نیاز کابل را کاهش می دهد. یک سیستم با عایق بندی خوب ممکن است تنها به کسری از توان مورد نیاز یک لوله عایق نشده نیاز داشته باشد، که انتخاب عایق را به اندازه انتخاب کابل برای کارایی کلی سیستم ضروری می کند.

را سیستم کنترل - یک ترموستات، کنترل‌کننده یا در تاسیسات بزرگ یک پانل مانیتورینگ شبکه‌ای - تعیین می‌کند که کابل بر اساس دمای لوله یا محیط چه زمانی برق می‌گیرد و برق می‌گیرد. اکثر سیستم‌ها زمانی فعال می‌شوند که دمای نظارت‌شده به کمتر از یک نقطه تنظیم (معمولاً 3 تا 5 درجه سانتی‌گراد برای محافظت در برابر یخ زدگی) برسد و زمانی که دما به سطح ایمن بازگردد خاموش می‌شوند. برای نگهداری دمای فرآیند، از نوارهای کنترلی محکم‌تر برای نگه داشتن سیالات در پنجره‌های ویسکوزیته یا واکنش‌پذیری دقیق استفاده می‌شود.

لوازم جانبی نصب - مهر و موم انتهایی، جعبه های اتصال برق، جعبه های اتصال و اتصالات سه راهی - مدار را کامل می کنند و از آن در برابر نفوذ رطوبت و آسیب های مکانیکی محافظت می کنند.

انواع کابل گرمایش برای کاربردهای لوله کشی

همه کابل های گرمایش برای همه کاربردهای لوله مناسب نیستند. دسته های اولیه در نحوه تولید و توزیع گرما در طول مدار متفاوت هستند.

کابل های خود تنظیم گسترده ترین نوع مشخص شده برای محافظت در برابر یخ زدگی لوله ها و نگهداری دمای پایین تا متوسط هستند. خروجی آنها به طور خودکار در طول کابل در پاسخ به دمای محلی لوله تغییر می کند - در جایی که لوله سردترین است گرمای بیشتری تولید می کند و در جایی که گرمتر است خروجی را کاهش می دهد. این باعث می شود ذاتا انرژی کارآمد و ایمن در برابر گرمای بیش از حد باشد. آنها را می توان در محل به طول برش داد، در شیرها روی هم قرار داد و در شرایط محیطی متغیر بدون طراحی مجدد مدار استفاده کرد.

کابل های موازی با وات ثابت یک توان خروجی ثابت در واحد طول بدون توجه به دمای لوله ارائه می دهد. آنها به خوبی برای برنامه هایی مناسب هستند که در آن یک ورودی گرمای دقیق و ثابت در طول کل مدار مورد نیاز است، یا جایی که طول مدارهای طولانی از محدوده عملی کابل های خودتنظیمی بیشتر است. از آنجایی که توان خروجی تغییر نمی کند، مدارهای وات ثابت نیاز به کنترل دقیق ترموستات دارند تا از گرمای بیش از حد جلوگیری شود.

کابل های عایق معدنی (MI) برای تعمیر و نگهداری فرآیند در دمای بالا مشخص شده اند - کاربردهایی که در آن دماهای حفظ شده از 150 درجه سانتیگراد بیشتر می شود، یا جایی که محیط لوله شامل قرار گرفتن در معرض آسیب مکانیکی، مواد شیمیایی خورنده یا تشعشع است. کابل‌های MI از یک غلاف فلزی و عایق اکسید منیزیم استفاده می‌کنند که به آن‌ها در شرایط سختی که کابل‌های روکش پلیمری نمی‌توانند تحمل کنند، تحمل می‌کنند.

کامل را مرور کنید محدوده محصول ردیابی حرارتی از جمله بخاری های با دمای پایین برای نگهداری دما و بخاری های با دمای بالا برای محافظت در برابر یخ زدگی در محیط های سخت.

کاربردهای صنعتی گرمایش ردیابی لوله کشی

را range of pipework applications where trace heating is specified covers most major industrial sectors.

در فرآوری نفت و گاز نفت خام، نفت کوره سنگین، هیدروکربن های حاوی موم، و خطوط لوله گوگرد، همگی به گرمایش کمی نیاز دارند زیرا نقطه ریزش یا دمای انجماد آنها بسیار بالاتر از شرایط معمولی محیط است. برای مثال، یک خط لوله گوگرد، به دمای نگهداری حدوداً 130 درجه سانتیگراد نیاز دارد - بدون گرمایش فعال در لوله‌های در معرض دید غیرممکن است.

در کارخانه های شیمیایی و پتروشیمی سیالات فرآیند از پلیمرهای چسبناک گرفته تا واسطه های واکنشی باید در پنجره های دمایی دقیق نگهداری شوند. از دست دادن گرما در خارج از این پنجره ها ویسکوزیته، سرعت واکنش یا رفتار تبلور را تغییر می دهد - در بدترین موارد باعث انسداد کامل یا تجزیه خطرناک می شود.

سیستم های آب و فاضلاب از گرمایش ردیابی برای محافظت در برابر یخ زدگی در شبکه های اصلی، خطوط ابزار دقیق، لوله های تخلیه و سیستم های اطفاء حریق در سازه های گرم نشده یا محیط های بیرونی استفاده کنید. حتی یک قطع برق 15 دقیقه‌ای در هنگام یخبندان شدید می‌تواند به خطوط حساس ابزار دقیق یخ بزند.

در تولید مواد غذایی و نوشیدنی شکلات، چربی‌ها، روغن‌ها و محلول‌های قندی برای پمپاژ شدن نیاز به نگهداری دما دارند. خطوط لوله دارویی حامل مواد فعال یا حلال‌ها، نیازمندی‌های مشابهی دارند، اغلب با تحمل‌های دمایی محدود که توسط پایداری محصول تعیین می‌شود.

تاسیسات تولید برق از گرمایش ردیابی به طور گسترده در سیستم‌های نفت کوره، خطوط آب خنک‌کننده، خطوط ضربه‌ای ابزار، و لوله‌های برگشتی میعانات استفاده کنید - هر جایی که اتلاف حرارت بر در دسترس بودن توربین یا عملکرد سیستم ایمنی تأثیر می‌گذارد.

ملاحظات طراحی سیستم

گرمایش اثربخش لوله کشی نیاز به محاسبه دقیق تلفات حرارتی قبل از انتخاب کابل دارد. ورودی های کلیدی عبارتند از اندازه لوله و مواد، دمای نگهداری سیال، حداقل دمای محیط، قرار گرفتن در معرض سرعت باد، و نوع و ضخامت عایق. کم کردن اندازه کابل گرمایش باعث می شود که سیستم نتواند دما را در شرایط حداقل طراحی حفظ کند. اندازه زیاد باعث هدر رفتن انرژی می شود و ممکن است به پوشش ها یا پوشش های لوله حساس به دما آسیب برساند.

برای تاسیسات در مناطق خطرناک - مناطق طبقه بندی شده که در آن گازها یا غبارهای قابل اشتعال ممکن است وجود داشته باشد - انتخاب کابل باید با الزامات گواهینامه ATEX یا IECEx مطابقت داشته باشد و تجهیزات کنترل باید به طور مشابه برای منطقه رتبه بندی شوند. گرمایش ردیابی در مکان‌های خطرناک به کابینت‌های کنترل ردیابی حرارتی دارای گواهی برای مکان‌های خطرناک و مواد مناسب پوشش کابلی که ذاتاً ایمن یا به‌طور مناسب محافظت می‌شوند، نیاز دارد.

راrmostats and controllers must be positioned to accurately reflect the temperature at the coldest point of the circuit — not an average. Sensor location errors are one of the most common causes of under-performance in installed systems. For large installations, networked monitoring systems provide circuit-level alarming and energy data, allowing maintenance teams to detect faults or degraded insulation before a process failure occurs.

کیت‌ها و لوازم جانبی کامل نصب بخاری ردیابی - از جمله مهر و موم انتهایی، جعبه‌های اتصال برق و کیت‌های سه راهی - اطمینان حاصل می‌کنند که مدارها به درستی خاتمه یافته و از همان ابتدا محافظت می‌شوند.

تعمیر و نگهداری و قابلیت اطمینان طولانی مدت

سیستم‌های گرمایش ردیابی معمولاً پس از نصب صحیح، تعمیر و نگهداری پایینی دارند، اما بازرسی دوره‌ای برای عملکرد پایدار ضروری است. رایج ترین حالت های خرابی عبارتند از عایق خیس یا آسیب دیده (که باعث افزایش تلفات حرارتی می شود و ممکن است باعث شود کابل بیش از حد مجاز کار کند)، آسیب فیزیکی به روکش کابل، و درزگیرهای انتهایی ناموفق که اجازه می دهد رطوبت به انتهای کابل وارد شود.

آزمایش الکتریکی سالانه - اندازه‌گیری مقاومت عایق و کشش جریان - مدارهای تخریب‌شده را قبل از خرابی در سرویس شناسایی می‌کند. ترموگرافی مادون قرمز به طور فزاینده ای در طول راه اندازی فصلی برای شناسایی نقاط سرد در لوله کشی استفاده می شود که نشان دهنده یک خطای مدار یا عدم وجود بخش عایق است.

برای تیم‌های عملیاتی که تاسیسات گرمایشی بزرگ را مدیریت می‌کنند، ادغام با سیستم های کنترل برق صنعتی نظارت متمرکز، هشدار خودکار، و ثبت انرژی - کاهش بار بازرسی دستی و ارائه شواهد مستند از عملکرد سیستم برای اهداف نظارتی و بیمه ای را امکان پذیر می کند.